風電場的整體規劃設計是一個復雜的系統工程，如何從宏觀選址伊始的項目全生命周期層層優化風電場設計方案，降低度電成本、精算收益率并預估電價是一個棘手的難題。
特變電工致力于為客戶提供度電成本最優的風電場解決方案，從風場的開發建設到運營維護，可以總體概括為四個方面，分別是資源評估、方案設計、風場的建設以及投運后的運行維護。風資源評估處于風場開發的前期階段，風資源評估的準確與否，對之后的投資以及建設都會產生至關重要的作用。
風資源評估分為五個重點工作，分別是宏觀選址、精細化測風、機組選型、微觀選址以及后評估。
下面將通過兩個經典項目案例，分享在風資源評估過程中經常會面對的問題以及解決方案。
大容量風電基地風資源評估及發電量測算
近幾年由于政策調整、部分省份紅色預警解除以及大型外送基地建設等因素，風電開發工作由中東部及南方區域向三北區域轉移的趨勢。
項目位于甘肅玉門，在相距60公里的距離分別規劃了300MW開發容量的兩個候選場區，盛行風向都是正西和正東風。根據風電基地標準排布間距來進行布機，每個場區都使用90m高度單機容量2.0兆瓦的風機布置150臺，進行發電量的測算。場區A的機位平均風速比場區B高0.12m/s，發電量卻少了8%。為什么風速高的場區發電量反而差這么多呢?
由兩個場區的風速頻率分布直方圖可以看出，場區A在4-6m/s的低風速區間和12-18m/s的高風速段區間頻率較高，場區B在8-11m/s的風速區間頻率較高。結合風機的出力特征可以得知，這段風速區間剛好是風機接近滿發時的風速。因此雖然場區B的整體平均風速與場區A相比略小，然而他的風速分布更利于風機出力。
通過上述對風速頻率分布的深入分析，我們最終選擇了平均風速相對較低，然而風速特性更加利于風機出力的場區B，在此基礎上，對場區B進行進一步優化。
如圖為備選風機的功率曲線標幺值以及對應的標幺值差值。我們可以看出，標幺值差值在7-9米每秒的風速區間達到峰值，說明在這個風速段中，兩種風機的發電性能是有較大差異的。針對不同風資源特性的場區，需要對癥下藥，選擇匹配度最高的風機，以獲得最大收益，減少資源浪費。
對于大型風電基地來說，有兩個概念比較重要，一個是尾流交換區，另一個是單位占地產能率。當前的風機排布方式是根據已經投建的風電基地進行選擇的，尾流損耗都在5%上下波動，對應的單位產地產能率也處于比較低的水平。針對這樣的情況，需要進行風機間距的優化，平衡尾流交換區和單位占地產能率間的關系。
針對項目的特性，進行風機型號、間距等定制優化方案，挖掘場區發電潛力，提升發電量，優化風機機型，合理設置尾流交換區，最大限度減少尾流損耗，平衡與圈地范圍的關系，避免土地浪費，同時進行道路和集電線路設計的優化，最終使發電量提升2%，設計和施工成本降低1.8%,,節約約3000萬元投資成本。
平原風電場風資源評估
第二個項目位于山東菏澤，是具有一定代表性的平原項目，這個項目特別的一點是，它的各個高度綜合擬合風切變達到0.41。面對較大的風切變，業內常采用增加塔筒高度的解決方案提升風機發電量。高塔筒大葉輪直徑風機的葉片受力不平衡程度也更加不容小覷。面對高差近150米的風速變化，傳統以輪轂高度風速評估發電量水平的方法計算誤差較大，無法滿足日益精細化的發電量測算工作。
最近有很多高校都對風輪面等效風速進行了研究。用于替代傳統的以輪轂高度風速測算方法。尤其對于風切變比較大的項目，新的測算方法能夠顯著減少風速不確定性，更加準確地分析風機捕獲風能水平。
這個方法是將風輪面分為若干個區間，將各個高度的風速進行積分的過程。當我們獲得了風輪面等效風速后，我們可以將風機輪轂高度處的功率曲線替換為功率與風輪面等效風速的關系曲線，進一步提高計算準確性。
將風輪面等效風速和新的風機功率曲線結合到CFD計算中，我們可以計算得到更加準確的年發電量。經過對兩種方法的比對測試，不同功率曲線測試方法都能都較準確得到機組的測量功率曲線，基于風輪等效風速的測量功率曲線更接近機組保證功率曲線，在該項目情景下，兩種方法風機功率差異最大可達到80KW。
引入風輪面等效風速和對應風機功率曲線的概念可以大大減少由于葉片上下接觸風速不均勻而導致的風速估算誤差以及發電量測算誤差，提升評估結果的可信度。最新的IEC 61400-15標準也將引入風輪面等效風速概念，未來使用等效風速的計算方法將逐漸普及，替代簡單輪轂高度風速計算方法。
每個項目都有它獨一無二的特點和屬性。通過針對項目分析不確定性因素，層層把控潛在風險，減少不可控因素，提升收益保障。有效降低度電成本，為競價上網、平價上網時代做好堅實的基礎。
